Kuituoptinen FPV on kehittynyt kapealla kokeesta laajalti keskusteltuun drone-arkkitehtuuriin hyvin lyhyessä ajassa, ja suurin osa siitä, mitä siitä on kirjoitettu, selittää lentokoneen. Hyvin vähän selittää kuitua.
Tämä on aukko, jonka tämä opas täyttää. Se kattaa, mikä järjestelmä on, miksi optinen nauha korvaa radiolinkin, mitä kuidun itsensä on tehtävä selviytyäkseen nopeudella purkamisesta, ja - yleensä pois jätetty osa - mitä tämä arkkitehtuuri ei pysty tekemään.
Pikavastaus: Mikä kuituoptinen FPV-droni on
Kuituoptinen FPV-drone on drone, joka lähettää video- ja ohjausdataa hiusohuen optisen kuidun kautta, joka vapautuu kelasta lentokoneen lennon aikana, radiolinkin kautta lähettämisen sijaan.
Neljä asiaa määrittelee sen:
- Fyysinen kiinnitys, ei signaali. Linkki on jatkuva lasisäie käyttäjän ja lentokoneen välillä.
- Kuitu on kertakäyttöinen. Se maksaa, kun drone etenee, eikä sitä palauteta tai kelaa takaisin myöhemmin.
- Kantavuus määräytyy rullan pituuden mukaan, ei lähettimen teholla tai näköetäisyydellä.
- Kuitu on taivutukselle herkkä yksimuotoinen, tyypillisesti G.657-luokka, koska sen on kestettävä erittäin tiukka kelaussäde pienellä kelalla.
Kaupankäynti on suoraviivaista: optinen nauha on immuuni radiohäiriöille, eikä sitä voida häiritä, mutta se on kuluvaa, hauras tietyllä tavalla, ja sen ylittämän maaston rajoittama fyysisesti.
Kuinka kuituoptinen FPV-järjestelmä toimii
Irrota lentokone ja valokuitu FPV-järjestelmä on neljä komponenttia.
Ilmassa oleva loppu. Dronissa oleva kamera ja optinen lähetin-vastaanotin muuntaa videon ja telemetrian valoksi. Tämä pää on painorajoitettu - jokainen lähetin-vastaanottimen gramma, kela ja kuitu tulevat ulos hyötykuormasta ja lentoaikabudjetista.
Kuitu. Yksi nauha päällystettyä lasia, tyypillisesti 245 µm kokonaishalkaisijaltaan tai vähemmän, juoksee jatkuvasti dronista maahan. Niveliä ei ole, ei liittimiä, ei toistimia sen pituudella.
Kela. Kuitu on kääritty kevyelle kelalle, yleensä mukana lentokoneessa, ja maksaa, kun drone lentää pois laukaisupaikalta. Kelan suunnittelu tekee enemmän työtä kuin useimmat kuvaukset myöntävät: se säätelee kuinka sujuvasti kuitu vapautuu, kuinka paljon jännitystä kuitu kokee purkautuessaan, ja voiko pakkaus kelata tarpeeksi tiukasti, jotta se sopii lentokoneeseen ollenkaan.
Maan pää. Sopiva lähetin-vastaanotin muuntaa valon takaisin videosyötteeksi ja ohjauskanavaksi käyttäjän näytölle.
Koska lenkki on jatkuva lasinpala, jossa ei ole radiotasoa missään ketjussa, polulla ei ole mitään pysäytettävää, hillo, tai kilpaile signaaliteholla. Linkki joko on olemassa fyysisesti tai ei ole.
Tämä binaarinen laatu on koko vetovoima - ja, kuten rajoitukset-osio selittää, koko ongelma.
Miksi kuitua radion sijaan
Radio pysyy oletuksena useimmissa drone-sovelluksissa ja toimii hyvin useimmissa niistä. Kuitu valitaan silloin, kun tietyt radioominaisuudet tulevat hylkääviksi.
Häiriöimmuniteetti. Optinen kuitu ei kuljeta radiosäteilyä eikä vastaa mihinkään. Sähkömagneettisesti ruuhkaisissa ympäristöissä — tiheät kaupunkialueet, teollisuusalueet, joissa on raskaita koneita, paikat, joissa on kylläistä RF-liikennettä — optiseen linkkiin eivät vaikuta olosuhteet, jotka heikentävät tai rikkovat radioyhteyttä.
Kaistanleveys ja latenssi. Erillinen optinen polku kuljettaa teräväpiirtovideo- ja anturidataa latenssilla, jota säätelee pääasiassa etenemisviive eikä protokollan ylimääräinen ylimäärä tai kiista muiden saman spektrin käyttäjien kanssa..
Ei päästöjä. Radiolähetin ilmoittaa oman sijaintinsa. Kuitunauha ei säteile, millä on merkitystä tilanteissa, joissa päästöt itsessään eivät ole toivottavia.
Toiminta, johon radio ei tavoita. Maanalaiset tunnelit, miinat, putkistoja, vahvistetut rakenteet ja muut suojatut ympäristöt estävät radion etenemisen kokonaan. Este ei vaikuta optiseen nauhaan, koska se kulkee fyysisesti sen läpi.
Kantama irrotettu näköetäisyydestä. Radion kantama riippuu lähettimen tehosta, antennin geometria ja maasto. Optisen nauhan kantama riippuu siitä, kuinka paljon kuitua kelassa on.
Mikään näistä eduista ei ole ilmaista. Jokainen ostetaan seuraavassa kuvatuin rajoituksin.
Rajoitukset, joista kukaan ei puhu
Lähes jokainen julkaistu kuituoptisen FPV:n kuvaus on luettelo eduista. Se on varoitusmerkki, koska tällä arkkitehtuurilla on todellisia ja hyvin ymmärrettäviä haittoja, ja jokainen, joka arvioi sitä, ansaitsee kuulla ne ennen kuin jälkeen.
Kuitu katkeaa.
Se on lasia, noin neljännesmillimetriä paksu pinnoite mukaan lukien. Nappaa se oksalle, lanka, seinän nurkkaan, tai itse lentokoneen rungon terävä reuna ja linkki katoaa välittömästi. Ei ole heikentynyttä tilaa eikä uudelleenyhteyttä – katkennut nauha on päätetty lento.
Se on puhdas kulutustavara.
Kuitu maksaa, kun drone etenee, eikä sitä voida palauttaa. Jokainen lento kuluttaa koko kelan. Tämä on lentokohtainen materiaalikustannus, jota radiojärjestelmillä ei yksinkertaisesti ole.
Maasto määrittää todellisen kantaman, ei kelaa.
Kiinnitys seuraa dronin polkua. Esteet, terävät suunnanmuutokset ja kaksinkertaistuminen luovat kaikki hankaus- ja hankauspisteitä. Riippumatta siitä, mikä pituus kelaan kelataan, on teoreettinen maksimi, ei sitä, mitä sotkuinen ympäristö todella sallii.
Manööveri on rajoitettu.
Tiukat käännökset, käännökset ja kiertoradat vaarantavat, että ilma-alus ylittää tai saastuttaa oman kuitunsa. Kiinnitys määrää lentokuria, jota vapaasti lentävällä dronilla ei ole.
Maksussa on nopeusrajoitus.
Kuitu voi vain purkautua niin nopeasti, ennen kuin jännitys nousee rikkoutumispisteeseen. Aggressiivinen kiihdytys on todellinen vikatila, ja tässä puolan laatu eroaa puolan hinnasta.
Paino pienenee kestävyyteen.
Kela ja kuitu kuljetetaan. Tämä massa syrjäyttää akun tai hyötykuorman, ja pidempi kela tarkoittaa raskaampaa lentokonetta ja lyhyempää lentoaikaa – etäisyysvahvistus on osittain itsestään kumoutuva.
Käytetty kuitu jää sinne, missä se laskeutuu.
Kilometrejä lasifilamenttia jätetään toiminta-alueen poikki jokaisen lennon jälkeen. Se ei ole biohajoava, ja maataloudessa, ympäristö- ja asutusympäristöissä tämä on oikeutettu huolenaihe pikemminkin kuin tekninen.
Kertakäyttöiset linkit eivät sovi toistuvaan työhön.
Rutiinille, toistuva tarkastus, uudelleenkäytettävä radio- tai langallinen järjestelmä on lähes aina parempi tekninen ja taloudellinen ratkaisu.
Lue yhdessä, nämä määrittelevät, mihin arkkitehtuuri kuuluu: tehtäviin, joissa radio ei todellakaan voi toimia, jossa yhden onnistuneen lennon arvo ylittää siihen käytetyn kuidun kustannukset, ja jossa toimintaympäristö ymmärretään etukäteen.
Mikä tekee kuidusta erilaisen
Kuituoptinen FPV-linkki ei käytä tavallista tietoliikennekuitua. Optiset vaatimukset ovat merkityksettömiä; mekaaniset ja geometriset eivät ole.
Taivutusherkkyys.
Haavoittunut kompaktille kelalle, kuitu on erittäin tiukassa säteessä pakkauksen joka käänteessä – paljon tiukemmin kuin mikään perinteisessä verkkoasennuksessa. Tavallinen yksimuotokuitu menettää valoa näillä säteillä. Luokka G.657 on olemassa erityisesti tätä varten, A1 ja A2 tarjoavat erilaiset vähimmäissäteet ja B3 vielä tiukempi. Se, mitä laatua sovellus tarvitsee, riippuu todellisesta käämin geometriasta, ja tällä päätöksellä on omat kompromissinsa - käsittelemme vertailun yksityiskohtaisesti kohdassaG.657.a1 vs. G.657.a2, ja sen taustalla oleva periaatetärkeitä vinkkejä kuidun taivutussäteeseen.
Pinnoitteen halkaisija.
Lasi on aina 125 µm, mutta sen ympärillä oleva suojapinnoite ei ole kiinteä. Pienennetty pinnoite lisää pituutta samalle kelalle ja vähentää pakkauksen painoa, Ohuemman suojakerroksen ja erilaisen käsittely- ja liitoskäyttäytymisen kustannuksella. Painorajoitetuissa lentokoneissa tämä on todellinen suunnittelumuuttuja, ei yksityiskohta.
Mekaaninen käyttäytyminen maksun alla.
Tämä on useimmiten väärinymmärretty osa. Taivutusaste säätelee optista suorituskykyä taivutettaessa – se ei määritä, selviääkö kuitu kelautuessaan auki jännityksen alaisena nopeudella. Vetokäyttäytyminen, väsymiskestävyys ja pinnoitteen eheys määritetään pinnoituksella ja vetoprosessilla, ei G.657-nimikkeellä. Kaksi samaa kuitulaatua käyttävää kelaa voivat toimia täysin eri tavalla, jos ne kääritään eri tavalla.
Kelan rakentaminen.
Kiertomenetelmä (sisäinen tai ulkoinen), rullan materiaali ja paino, ja ulosmaksun jännityksen hallinta määrittää, tuleeko kuitu irti puhtaasta. Hyvin määritelty kuitu huonosti rakennetussa puolassa ei ole toimiva lenkki. Tästä useimmat kenttähäiriöt itse asiassa saavat alkunsa, ja se ei ole melkein koskaan sitä, mitä eritelmälehtien vertailussa tutkitaan.
Malli kaikissa neljässä: kuitulaatu on panos, jota ihmiset vertaavat, ja harvoin muuttuja ratkaisee tuloksen.
Missä Fiber Optic FPV:tä käytetään
Huomautus tämän osion kirjoittamisesta. Toimitamme kuitua; emme ole huoneessa, kun se on käytössä, emmekä kysy ostajilta, mitä he tekevät sillä. Seuraavassa on kuvaus siitä, missä tätä tekniikkaa on raportoitu käytettävän, ei väitteitä omista asiakkaistamme.
Hätä- ja katastrofivalvonta. Vaurioitunut infrastruktuuri, romahtaneet rakenteet ja katastrofin jälkeiset ympäristöt tarkoittavat usein käyttökelpoista radioinfrastruktuuria ja epäluotettavaa spektriä. Jaettu optinen linkki tarjoaa tilapäisen suuren kaistanleveyden kanavan, joka ei ole riippuvainen siitä.
Maanalainen ja suljetun tilan tarkastus. Tunnelit, miinat, viemärit, putkistot ja vahvistetut teollisuusrakenteet estävät radion etenemisen. Optinen nauha kulkee fyysisesti esteen läpi, ja tämä on yksi selkeimmistä tapauksista, joissa kuitu ei ole vain parempi vaan myös välttämätön.
Etsintä ja pelastus. Syrjäinen maasto, huono näkyvyys eikä verkon peittoaluetta. Kiinnitys takaa videolinkin yhden taistelun ajaksi ympäristöolosuhteista riippumatta.
Teollisuuden ja infrastruktuurin tarkastus. Kattilat, savupiiput, varastosäiliöt, sillan alapinnat, offshore-rakenteet. Sähköisesti meluisat ympäristöt, fyysisesti suljettuna, tai molemmat.
Väliaikainen verkon käyttöönotto ja kenttäyhteydet. Luodaan nopeasti toimiva yhteys sinne, missä ei ole pysyvää infrastruktuuria eikä taajuuksiin voi luottaa.
Tutkimus ja instrumentointi. Sovellukset, jotka tarvitsevat suurta kaistanleveyttä, matala latenssi, häiriötön telemetria liikkuvalta alustalta.
Puolustukseen liittyvä kysyntä. Merkittävä osa tämän kategorian viimeaikaisesta kasvusta tulee puolustukseen liittyvistä hankinnoista, ja toisin väittäminen olisi epätarkkoja. Syynä on sama aiemmin kuvattu häiriöimmuniteetti: optisella linkillä ei ole radiosäteilyä, eikä sähkömagneettinen kilpailu vaikuta siihen. Panemme tämän merkille, koska se selittää, miksi tämän kuidun kysyntä kasvoi niin nopeasti, ei siksi, että asetamme materiaalia sitä varten. Julkaisijamme kattaa materiaalien suorituskyvyn ja vientikelpoisen teollisuuden ja kenttäviestinnän käytön, emmekä anna ohjeita operatiivisesta käyttöönotosta.
Jos rakennat itsesi
Merkittävä osa tätä aihetta tutkivista ihmisistä ei ole hankintatiimejä – he ovat tekijöitä ja pieniä integraattoreita, jotka yrittävät rakentaa toimivan linkin. Heidän käytettävissään oleva keskustelu on hajallaan foorumeilla ja videoilla, ja melkein mikään niistä ei koske itse kuitua. Tässä materiaalipuoli.
Mitä todella tarvitset
- Taivutukselle herkkä yksimuotokuitu, G.657-luokka — ei tavallinen telecom-patch-kuitu
- Kela hallittua maksua varten, vastaa lentokoneen painobudjettia
- Optiset lähetinvastaanottimet molemmissa päissä, sovitettu aallonpituuteen ja videomuotoon
- Pääte tai jatkos molemmissa kuidun päissä, jota useimmat harrastajat eivät omista
Kolme virhettä, jotka aiheuttavat suurimman osan epäonnistumisista
1. Arvosanan valitseminen nimen perusteella geometrian sijaan. Mittaa todellinen säde, jolla kuitu asettuu kelalla, valitse sitten arvosana, joka sallii sen. Tiukimman saatavilla olevan kuidun ostaminen ei kompensoi puolaa, joka pakottaa kuidun suunnittelurajan alapuolelle.
2. Kelan käsittely säiliönä. Se ei ole paikka kuitujen varastointiin, se on mekanismi, jonka on vapautettava se hallinnassa. Käsin kelattu kela, jossa on epätasainen jännitys tai ristikkäiset kerrokset, takertuu maksuun, ja tämä on yleisin yksittäinen syy siihen, että ensimmäinen lento päättyy aikaisin. Sillä, miten pakkaus on kääritty, on yhtä paljon merkitystä kuin sillä, mitä siihen kääritään.
3. Palkkausjännityksen huomioiminen. Kuitu, joka purkautuu nopeammin kuin pakkaus pystyy irrottamaan sen, rikkoutuu. Testaa voittoa maassa aiotulla nopeusprofiilillasi ennen lentämistä. Jos se takertuu penkille, se takertuu varmasti ilmaan.
Yksi rehellinen odotus. Paljaskuitujen hankinta pieniä määriä on vaikeaa – tätä materiaalia valmistetaan ja myydään tavallisesti irtotavarana, ja vähimmäistilausmäärät heijastavat sitä. Jos tarvitset muutaman sadan metrin prototyyppiin, odottaa toimivansa jakelijan tai valmiiksi käämityn kokoonpanon kautta sen sijaan, että ostaisitte suoraan kuidun valmistajalta.
